(57)【要約】【課題】検出精度を低下させることなく、安価にロータを固定できる可変リラクタンス型レゾルバを提供する。【解決手段】可変リラクタンス型レゾルバ１は、巻線６が巻回されるステータ５と、外周に突極部４ａを有するロータ４と、鉄鋼材からなる環状のストッパ１０とから構成される。そして、ストッパ１０は、その外径ＤＳが、ロータ４の谷径ＤＲよりも小さいことを特徴とする。これにより、ストッパ１０への漏れ磁束を防ぐことができるため、ロータ４の固定に安価な磁性材である鉄鋼材を使用でき低コスト化を図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の外周側に配設され外周に突極部を有する磁性材からなるロータと、前記ロータと径方向に空隙を介して配設され励磁信号が入力される励磁巻線と前記励磁巻線の発生した磁束により誘起される信号を出力する検出巻線と励磁巻線及び検出巻線が巻回される磁性材からなる磁極と複数の前記磁極を連結する磁性材からなるヨークとを有するステータと、前記ロータの軸方向に隣接して前記回転軸に嵌装され前記ロータを少なくとも軸方向に規制するストッパとを備えた可変リラクタンス型レゾルバにおいて、
前記ストッパは磁性材からなり前記ロータに対して前記ストッパの配設される軸方向側からみて前記ロータの輪郭線に内包される輪郭線を有することを特徴とする可変リラクタンス型レゾルバ。
【請求項２】
前記ストッパは、前記ロータの谷径より小さい外径をもつ環状体であることを特徴とする請求項１記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
【請求項３】
前記ストッパは、外径が前記ロータの谷径の０．９９４倍以下であることを特徴とする請求項２記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変リラクタンス型レゾルバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転を検出する回転検出センサとして、例えば、特開２００２−１６８６５２号公報に開示された可変リラクタンス型レゾルバがある。このレゾルバは、励磁巻線と第１及び第２の検出巻線とが巻回されたステータと、径方向外側に向かって突出した４つの円弧状の誘導子部を有するロータとから構成される。このロータが回転すると、ロータの突出した円弧状の誘導子部と、ステータの巻線が巻回される磁極との間の空隙が変化する。この空隙の変化は、励磁巻線を励磁する励磁信号と、励磁巻線の発生した磁束により検出巻線に誘起される出力信号とを介して、リラクタンスの変化として検出され、さらに、その変化が回転角度として検出される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６８６５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記可変リラクタンス型レゾルバにおいて、磁性材からなる部材がロータに近接して設けられた場合、励磁巻線の発生した磁束の一部は、ロータの近傍に設けられた磁性部材へと流れ込む可能性がある。いわゆる漏れ磁束が発生する。そのため、ステータの検出巻線に正しく出力信号が誘起されず、リラクタンスの変化を正確に検出できなくなり、検出精度が低下する。
【０００５】
このような、ロータの近傍に配設される部材として、ロータを回転軸に固定するためのストッパがある。そこで、ストッパは、一般的に漏れ磁束を発生させないようにするため、磁束を通しにくい非磁性材で構成される。しかし、非磁性材は磁性材と比べて高価であり、コストアップの原因となっている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ストッパへの漏れ磁束により検出精度を低下させることなく、しかも安価にロータを固定することができる可変リラクタンス型レゾルバを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、可変リラクタンス型レゾルバにおいて、ストッパの輪郭線を軸方向側からみて、ロータの輪郭線に内包させることで、ストッパに磁性材を使用できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の可変リラクタンス型レゾルバは、回転軸と、前記回転軸の外周側に配設され外周に突極部を有する磁性材からなるロータと、前記ロータと径方向に空隙を介して配設され励磁信号が入力される励磁巻線と前記励磁巻線の発生した磁束により誘起される信号を出力する検出巻線と励磁巻線及び検出巻線が巻回される磁性材からなる磁極と複数の前記磁極を連結する磁性材からなるヨークとを有するステータと、前記ロータの軸方向に隣接して前記回転軸に嵌装され前記ロータを少なくとも軸方向に規制するストッパとを備えた可変リラクタンス型レゾルバにおいて、前記ストッパは磁性材からなり前記ロータに対して前記ストッパの配設される軸方向側からみて前記ロータの輪郭線に内包される輪郭線を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の可変リラクタンス型レゾルバによれば、ストッパの輪郭線は、ロータの輪郭線より径方向内側に配設されるため、同一径方向において、ステータの磁極からストッパの外周面までの距離は、その磁極から対向するロータの外周面までの距離より必ず長くなる。ここで、磁束の通りにくさを表す磁気抵抗は、磁束の流れる磁路の長さに比例する。そのため、ステータの磁極とストッパの外周面との間の磁気抵抗は、ステータの磁極と対向するロータの外周面との間の磁気抵抗より必ず大きくなる。このため、ステータの磁極からストッパの外周面側へは磁束が流れにくくなる。こうして、磁性材からなるストッパを用いても、ステータの磁極に巻回される励磁巻線の発生する磁束は、ステータの磁極の内周面から、径方向に形成された空隙を経て、対向するロータの外周面へと流れ込む。さらに、ロータの別の外周面から、径方向に設けられた空隙を経て、対向する検出巻線の巻回されたステータの磁極へと流れ込む。つまり、漏れ磁束を防ぐことができる。よって、磁性材からなるストッパを用いた場合でも、検出精度を低下させることはなく、レゾルバの低コスト化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の可変リラクタンス型レゾルバは、請求項１に記載の可変リラクタンス型レゾルバにおいて、さらに、前記ストッパは、前記ロータの谷径より小さい外径をもつ環状体であることを特徴とする。ここで、ロータの谷径とは、ロータの中心からロータの外周面で最も中心側に近い谷部までの距離を２倍したものである。
【００１１】
請求項２に記載の可変リラクタンス型レゾルバによれば、ストッパの輪郭線は、ロータの輪郭線の最も径方向内側である谷部より、さらに径方向内側に配設される。そのため、ステータの磁極からストッパの外周面までの距離を、その磁極から対向するロータの外周面までの距離より長く確保しやすい。これにより、十分な磁気抵抗が確保でき漏れ磁束の防止効果が向上する。また、ストッパが環状であるため、加工が容易になるとともに組み付け性も向上し、さらに低コスト化を図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の可変リラクタンス型レゾルバは、請求項２に記載の可変リラクタンス型レゾルバにおいて、前記ストッパは、外径が前記ロータの谷径の０．９９４倍以下であることを特徴とする。さらに、０．９７４倍以下、０．９６４倍以下であると好ましい。ただし、前記ストッパの外径は、少なくとも、０．８８倍以上は必要である。
【００１３】
請求項３に記載の可変リラクタンス型レゾルバによれば、ストッパの外径が、ロータの谷径の０．９９４倍以下であれば、より確実に漏れ磁束の防止効果が得られる。また、ロータの谷径の少なくとも０．８８倍以上であれば、ストッパの強度や剛性を確保しつつ、ロータを確実に軸方向に規制することができる。
【００１４】
なお、前記ストッパは、前記ロータと一体に形成されていてもよい。これにより、部品点数が削減でき、加工が容易になるとともに組み付け工数も減り、さらに低コスト化を図ることができる。
【００１５】
また、前記ストッパは、前記ロータの軸方向両側に隣接して２個配設されていてもよい。さらに、前記可変リラクタンス型レゾルバは、例えば、車両に搭載される電動パワーステアリング装置又は伝達比可変操舵装置等、回転角度の情報を必要とする装置に使うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。ここで、本実施形態では、車両用の電動パワーステアリング装置について説明する。
【００１７】
電動パワーステアリング装置（図略）は、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクを検出し、この操舵トルクに応じて、必要とされる操舵補助トルクをモータによって発生させ、操舵を補助する装置である。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールと、操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助トルクを発生するモータと、トルクセンサからの情報に基づいてモータを制御する制御装置と、ステアリングホイールとモータからのトルクを転舵輪へ伝達するトルク伝達機構とを備えている。
【００１８】
本実施形態における可変リラクタンス型レゾルバの平面図を図１（ａ）に、カバーを除いた平面図を図１（ｂ）に、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視一部断面図を図２に、回転軸、ロータ及びストッパの斜視図を図３にそれぞれ示す。
【００１９】
まず、図１及び図２を参照して具体的構造について説明する。必要に応じて、図３を参照して詳細を説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態における可変リラクタンス型レゾルバ１は、ハウジング２と、回転軸３と、ロータ４と、ロータ４と径方向に空隙を介して配設さるステータ５と、ロータ４を回転軸３に固定するストッパ１０とを備えている。そして、ブラシと整流子とがないブラシレスモータ（図略）に組み込まれ、モータを駆動するために必要とされる回転軸３の回転角度等の情報を検出し、制御装置（図略）へ出力する。
【００２０】
ハウジング２は、アルミニウムからなる筒状の構造体であり、モータのハウジングと一体に形成される。そして、側周面を貫通する貫通孔が形成されている。
【００２１】
回転軸３は、磁性材である鉄鋼材からなる中空軸であり、小径部３ａと大径部３ｂ（図２のみ図示）とを有し、モータの回転軸と一体に形成されている。また、小径部３ａの外周面と大径部３ｂの外周面との間には段部３ｃ（図２のみ図示）を有し、大径部３ｂから段部３ｃを経て小径部３ａの端部に向け、軸方向に伸びる溝部３ｄが形成されている。そして、この回転軸３は、軸受（図略）を介して、ハウジング２に回転可能に支持される。
【００２２】
ロータ４は、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成され、外周面に径方向外側に向かって等間隔に形成される略円弧状の７つの突極部４ａ（図１のみ図示）と、これら突極部４ａの間に形成される７つの谷部４ｂ（図１のみ図示）とを備えている。ロータ４の中心からロータ４の外周面で最も中心側に近い谷部４ｂまでの距離を２倍したものをロータ４の谷径ＤＲとする。そして、図３に示すように、その中央には、回転軸３が貫通する貫通孔が形成され、貫通孔の内周面には、径方向内側に向かって突起部４ｃが形成される。ロータ４は、突起部４ｃを回転軸３の溝部３ｄに嵌合した状態で回転軸３に貫入され、回転軸３の段部３ｃに当接される。これにより、ロータ４は、回転軸３に対して回止めされている。この時、ロータ４の外周面は、後述するステータ５の磁極５ａの内周面と対向する。
【００２３】
ステータ５は、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成され、径方向内側に向かって等間隔に配設される略Ｔ字状の１０個の磁極５ａ（図１のみ図示）と、これら磁極５ａの径方向外側端面を連結する環状のヨーク５ｂ（図１のみ図示）とを備えている。磁極５ａ及びヨーク５ｂは、ロータ４とともに、巻線６の発生する磁束を流す磁路を形成する。そして、１０個の磁極５ａと環状のヨーク５ｂとで囲まれる空間には、巻線６が収容される１０個のスロット５ｃ（図１のみ図示）が形成される。また、ステータ５の中央には、ロータ４が配設される貫通孔が形成されている。
【００２４】
このステータ５の１０個の磁極５ａには、ポリエステル線からなる巻線６がそれぞれに巻回される。この巻線６は、励磁信号が入力される励磁巻線と、励磁巻線の発生する磁束により誘起される信号を出力する検出巻線とから構成される。
【００２５】
ステータ５の表面には、巻線６との間での電気的短絡を防止するため、樹脂からなる絶縁部材７が配設される。この絶縁部材７は、１０個あるスロット５ｃのそれぞれの内周面とステータ５の両端面とを覆いっている。
【００２６】
また、巻線６を制御装置に電気的に接続するためのコネクタ８が、ステータ５の外周面に固定されている。このコネクタ８は、磁極５ａに巻回される巻線６の励磁巻線及び検出巻線と電気的に接続される端子８ａ（図２のみ図示）と、この端子８ａを固定するとともに、制御装置からの接続用コネクタと嵌合するコネクタハウジング８ｂとを備えている。
【００２７】
さらに、磁極５ａと磁極５ａに巻回される巻線６への異物の付着を防止するため、ステータ５の両端面を覆うように、樹脂からなるカバー９が配設されている。このカバー９は、環状の端板９ａと、端板９ａの外周縁から軸方向に延在する円筒壁９ｂとを有する。円筒壁９ｂは、ハウジング２の内周面との干渉を避けるため、ステータ５の外周面より径方向内側に配設される。円筒壁９ｂの端部は、ステータ５のヨーク５ｂ及びコネクタハウジング８ｂに固定される。
【００２８】
そして、ステータ５は、ハウジング２の側周面に設けられた貫通孔にコネクタ８を挿通させ、その外周面が、ハウジング２の内周面に接着固定される。
【００２９】
ストッパ１０は、磁性材である鉄鋼材を環状に加工した環状体であり、その内径は、回転軸３の外径に対し所定の圧入代を設けた大きさである。ストッパ１０の外径ＤＳは、ロータ４の谷径ＤＲより小さい。具体的には、ロータ４の谷径ＤＲが５０．３５ｍｍであるのに対し、ストッパ１０の外径は、それより小さい５０ｍｍである。これは、ロータ４の谷径ＤＲの０．９９４倍に当たる。そして、ストッパ１０は、ロータ４が貫入された回転軸３の所定の位置まで圧入されることにより、ロータ４を回転軸３に設けられた段部３ｃに押圧し固定する。
【００３０】
次に、動作及び効果について説明する。可変リラクタンス型レゾルバ１には、制御装置からコネクタ８を通して励磁信号が入力され、ステータ５の磁極５ａに巻回される巻線６の励磁巻線が磁束を発生する。この磁束は、巻線６の励磁巻線が巻回されるステータ５の磁極５ａの内周面から、径方向に設けられた空隙を経て、対向するロータ４の外周面へと流れ込む。そして、ロータ４の別の外周面から径方向に設けられた空隙を経て、対向する巻線６の検出巻線の巻回されたステータ５の磁極５ａへと流れ込む。励磁巻線が発生した磁束により巻線６の検出巻線に誘起される出力信号は、コネクタ８を通して制御装置へと出力される。制御装置は、巻線６の励磁巻線を励磁する励磁信号と、励磁巻線の発生した磁束により、巻線６の検出巻線に誘起される出力信号とを介して、リラクタンスの変化として検出され、さらに、その変化が回転角度として検出される。制御装置は、この回転角度の情報に基づき、モータに供給する電流を制御することでモータにトルクを発生させる。  この時、ロータ４の近傍に配設され、ロータ４を回転軸３に固定するストッパ１０の輪郭線は、ロータ４の輪郭線より径方向内側に配設されるため、ステータ５の磁極５ａからストッパ１０の外周面までの距離は、その磁極５ａから対向するロータ４の外周面までの距離より長い。そのため、ステータ５の磁極５ａとストッパ１０の外周面との間の磁気抵抗は、ステータ５の磁極５ａと対向するロータ４の外周面との間の磁気抵抗より大きくなり、ステータ５の磁極５ａからストッパ１０の外周面側へは磁束が漏れにくくなる。具体的には、非磁性材からなるストッパを用いた場合、可変リラクタンス型レゾルバ１の電気角における回転角度誤差が２３．６２分であるのに対し、磁性材である鉄鋼材からなるストッパ１０を用いた場合、回転角度誤差は２４．３７分であった。その結果、鉄鋼材からなるストッパ１０を用いた方が、回転角度誤差が０．７５分大きくなっているが、測定装置の測定精度が±２〜３分であることから、この差は測定精度の誤差の範囲内であり、回転角度誤差に差はないと言える。従って、磁性材である鉄鋼材からなるストッパ１０を用いても、検出精度を低下させることはなく、非磁性材を用いる場合よりも、安価にロータを固定することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、ストッパ１０の外径ＤＳが、ロータ４の谷径ＤＲの０．９９４倍である例を挙げているが、これに限られるものではない。ストッパ１０の外径ＤＳが、ロータ４の谷径ＤＲより小さければ、ストッパ１０の外周面側への漏れ磁束を防止できるため、磁性材からなるストッパ１０を用いても、検出精度の低下を抑えられる。ストッパ１０の外径ＤＳが、ロータ４の谷径ＤＲの０．９９４倍以下であれば、漏れ磁束の防止効果はさらに向上する。ただし、ストッパ１０の外径ＤＳは、その強度や剛性を確保するため、ロータ４の谷径ＤＲの０．８８倍以上とするのがよい。
【００３２】
また、ストッパ１０は、回転軸３に圧入されているが、ストッパ１０を回転軸３に固定する方法は、これに限られるものではない。例えば、接着してもよいし、螺合してもよい。
【００３３】
さらに、ストッパ１０は、ロータ４とは別部材であるが、これに限られるものではない。ストッパ１０は、ロータ４と一体に形成されていてもよい。例えば、けい素鋼板を積層して一体に形成されていてもよいし、鉄鋼材等の磁性材を切削及び研削加工して一体に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の可変リラクタンス型レゾルバにおける平面図を示す。
【図２】本実施形態の可変リラクタンス型レゾルバにおける図１（ａ）のＡ−Ａ矢視一部断面図を示す。
【図３】本実施形態の可変リラクタンス型レゾルバにおける回転軸、ロータ及びストッパの斜視図を示す。
【符号の説明】
１  ・・・  可変リラクタンス型レゾルバ
２  ・・・  ハウジング
３  ・・・  回転軸
４  ・・・  ロータ
４ａ  ・・・  突極部
５  ・・・  ステータ
５ａ  ・・・  磁極
５ｂ  ・・・  ヨーク
６  ・・・  巻線
１０  ・・・  ストッパ
ＤＲ  ・・・  ロータの谷径
ＤＳ  ・・・  ストッパの外径
【図１】
2005061865.tif 000003
【図２】
2005061865.tif 000004
【図３】
2005061865.tif 000005